Como funciona a captura de carbono?

Uma maneira muito eficaz de conter as mudanças climáticas causado pelo dióxido de carbono (CO2) liberado na atmosfera é capturá-lo e armazená-lo através de um processo chamado de captura de carbono.

A técnica pode absorver até 90% do CO2 produzido durante a queima de combustíveis fósseis para produzir energia e em atividades industriais como a fabricação de cimento.

O que é Captura de Carbono?

A captura de carbono é um método de redução das emissões de carbono, que pode ser essencial na luta contra o aquecimento global.

Ela envolve um procedimento de três etapas que inclui capturar o dióxido de carbono liberado durante a produção de eletricidade ou outros processos industriais, como a produção de aço ou cimento, transportá-lo e enterrá-lo no subsolo.

Normalmente, o CO2 é removido de fontes pontuais consideráveis, como usinas químicas ou usinas de biomassa e, em seguida, armazenado em formações geológicas subterrâneas.

Para diminuir os efeitos das mudanças climáticas, é importante impedir que a indústria pesada libere CO2.

O armazenamento de CO2 a longo prazo é uma ideia relativamente recente, embora tenha sido injetado em formações geológicas por várias décadas para diversos fins, incluindo melhor recuperação de petróleo.

Antes de discutirmos como funciona a captura de carbono? Vejamos um pouco mais a captura e armazenamento de carbono.

Sobre Captura e Armazenamento de Carbono (CCS)

Um subproduto significativo da queima de combustível em uma usina de carvão, petróleo ou gás para produzir eletricidade é o dióxido de carbono (CO2) do gás de efeito estufa.

O uso da tecnologia de captura e armazenamento de carbono (CCS), que usa rochas subterrâneas como “tanques de armazenamento”, é uma maneira de manter as emissões de carbono sob controle.

Mas como essas tecnologias funcionam?

Quando os combustíveis fósseis são queimados, uma variedade de gases é produzida, incluindo oxigênio, nitrogênio e dióxido de carbono (CO2).

O principal objetivo do CCS é preparar esse CO2 para armazenamento subterrâneo, removendo-o seletivamente da mistura de gases.

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Hcomo faz Carbon Capture Wok?

Três etapas fundamentais são comumente envolvidas na captura e armazenamento de carbono:

  • Captura: O CO2 é removido de outros gases produzidos durante as operações industriais, como as de cimento ou siderurgia, ou usinas a carvão e gás.
  • transporte: Antes de ser transportado para um local de armazenamento, o CO2 pode ser comprimido em um líquido ou mantido como um gás.
  • Armazenamento: Depois de chegar ao local de armazenamento, o CO2 é armazenado permanentemente, sendo injetado em formações rochosas subterrâneas ou em outro local adequado.

Aqui, analisaremos essas ações:

1. Capturar

O dióxido de carbono pode ser extraído diretamente do ar ou de uma fonte industrial (como uma usina de energia).

Para captura de carbono, várias tecnologias podem ser usadas, incluindo separação de gás por membrana, adsorção, loop químico, tecnologias de hidrato de gás e absorção.

O melhor lugar para capturar CO2 é na fonte, que inclui indústrias que geram grandes quantidades de emissões de CO2, usinas de energia de biomassa ou combustível fóssil, usinas elétricas de gás natural, instalações de processamento de gás natural, usinas de combustível sintético e combustíveis fósseis. instalações de produção de hidrogênio.

Como já foi observado, o CO2 pode ser extraído diretamente do ar, embora esse método seja menos eficiente e mais desafiador do que a extração na fonte.

O carbono também pode ser capturado de organismos que digerem açúcares para produzir etanol, entre outras fontes.

Isso produz CO2 puro, que pode ser derramado no solo em quantidades ligeiramente menores que o etanol em peso.

As três principais tecnologias de captura de carbono são,

  • Pré-Combustão
  • Pós-Combustão
  • Combustão de oxicorte

1. Pré-combustão

Após a combustão do combustível fóssil, o CO2 deve ser eliminado.

Esse procedimento, normalmente utilizado em usinas de energia, envolve a captura de dióxido de carbono dos gases de combustão emitidos por usinas de energia ou outros locais que produzem emissões de carbono.

A tecnologia deste método de captura pode ser integrada em usinas recém-construídas, bem como adaptada a usinas elétricas existentes.

2. Pós-combustão

Isso é frequentemente aplicado nas indústrias de produtos químicos, combustíveis gasosos, fertilizantes e geração de energia.

A abordagem envolve o emprego de um gaseificador, por exemplo, para oxidar parcialmente o combustível fóssil.

Como resultado, é produzido gás de síntese (CO e H2), que interage com o vapor (H2O) para produzir CO2 e H2.

O CO2 pode então ser recuperado de um fluxo de exaustão bastante limpo, e o H2 pode ser usado como combustível sem emitir nenhum dióxido de carbono (CO2).

É ideal incluir este método em construções novas.

3. Combustão de oxicorte

A combustão de oxicorte exige a queima do combustível em oxigênio, em oposição ao ar.

Para evitar altas temperaturas de chama, o gás de combustão resfriado é recirculado e bombeado de volta para a câmara de combustão.

Os principais componentes deste gás de combustão são o dióxido de carbono e o vapor de água.

O resfriamento permite que o vapor de água se condense, deixando quase inteiramente vapor de dióxido de carbono puro que pode ser coletado.

Enquanto a enorme quantidade de dióxido de carbono captada torna esse processo caracterizado como “emissão zero”, parte dele ainda entra na água condensada, que deve ser devidamente tratada ou descartada para evitar que entre no meio ambiente.

Existem vários tipos diferentes de tecnologia de captura de carbono, incluindo:

  • Absorção
  • Adsorção
  • Looping de cálcio
  • Combustão química em loop
  • Criogênico
  • Membrana
  • Absorção multifásica
  • Combustão de oxicorte

O componente mais caro do CCS é a captura, que representa cerca de dois terços do custo total.

Isso ocorre principalmente porque as tecnologias para os procedimentos de transporte e armazenamento já foram estabelecidas, enquanto ainda há espaço para melhorias nas operações de captura.

2. transporte

O CO2 deve ser entregue em um local de armazenamento após a captura.

Embora os navios possam ocasionalmente ser uma opção mais acessível, especialmente para transporte de longa distância, os dutos são normalmente a maneira mais econômica de transportar quantidades significativas de CO2.

Caminhões ferroviários e caminhões-tanque são outros métodos para transportar CO2, mas são cerca de duas vezes mais caros que dutos ou transporte.

3. Armazenamento

Para o armazenamento de CO2 a longo prazo, uma variedade de técnicas tem sido investigada, incluindo armazenamento geológico (como um gás ou líquido), armazenamento de sólidos de base mineral através de uma reação com óxidos metálicos para produzir carbonatos estáveis, usando degradação de dióxido de carbono bactérias ou algas para decompor o CO2 e até mesmo o armazenamento oceânico.

No entanto, como esse tipo de armazenamento pode piorar significativamente a acidificação dos oceanos, foi banido sob os acordos de Londres e OSPAR.

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Carbon Capture Mmétodos

O tamanho potencial e as despesas de vários métodos de uso de CO2 são mostrados aqui.

Considerando tudo, a utilização de CO2 tem potencial para funcionar em grande escala e com baixo custo, indicando que pode ser um grande negócio no futuro.

As avaliações de escala para 2050 resultam de um procedimento que envolve estimativas estruturadas, aconselhamento profissional e extensas revisões de escopo.

Nossos custos são apresentados como intervalos interquartis de estudos técnico-econômicos obtidos por meio de análises de escopo e são custos de equilíbrio, o que significa que levam em consideração a receita.

Isso indica que os custos estão desatualizados e provavelmente subestimam a capacidade dos caminhos de alcançar economias de escala.

Sob as premissas de hoje, processos com custos negativos são rentáveis.

  • CO2 Químicos
  • Combustíveis de CO2
  • Microalgas
  • Materiais de Construção de Concreto
  • Recuperação de óleo aprimorada usando CO2 (EOR)
  • Bioenergia com Captura e Armazenamento de Carbono (BECCS)
  • Intemperismo Aprimorado
  • Silvicultura
  • Sequestro de Carbono do Solo
  • Biochar

1. Produtos Químicos de CO2

Em 2050, 0.3 a 0.6 GtCO2 poderiam ser usados ​​anualmente para a produção de metanol, ureia (para uso como fertilizante) ou polímeros (como produtos duráveis) a custos que variam de -$80 a $300 por tonelada de CO2.

Isso seria realizado reduzindo o CO2 às suas partes usando catalisadores e usando reações químicas.

2. Combustíveis de CO2

Hidrogênio e CO2 podem ser combinados para criar combustíveis de hidrocarbonetos como metanol, synfuels e syngas, que podem ser usados ​​na infraestrutura de transporte existente.

No entanto, os custos neste momento são significativos.

Em 2050, os combustíveis de CO2 podem usar de 1 a 4.2 GtCO2 anualmente, mas os custos podem chegar a US$ 670 por tonelada.

3. Microalgas

O foco dos esforços de pesquisa tem sido o uso de microalgas para fixar CO2 em altas taxas e, em seguida, processar a biomassa para produzir bens como combustíveis e compostos de alto valor.

Os custos para produzir uma tonelada de CO2 variam de US$ 230 a US$ 920, enquanto as taxas de utilização em 2050 podem variar de 0.2 a 0.9 GtCO2 anualmente.

4. Materiais de Construção de Concreto

O CO2 pode ser utilizado na produção de agregados ou para “curar” o cimento.

Ao fazer isso, o cimento comum que emite muito pode ser substituído enquanto armazena algum CO2 a longo prazo.

Projetamos que em 2050, com custos atuais variando entre -US$ 30 e US$ 70 por tonelada de CO2, haverá um potencial de utilização e armazenamento entre 0.1 e 1.4 GtCO2 devido à crescente urbanização global e um ambiente regulatório difícil.

5. Recuperação Aprimorada de Petróleo usando CO2 (EOR)

A produção de petróleo pode ser aumentada pela adição de CO2 aos poços de petróleo.

No entanto, crucialmente, é viável operar EOR de modo que mais CO2 seja injetado e armazenado do que é produzido quando o produto final do petróleo é consumido.

Normalmente, os operadores maximizam a quantidade de óleo e CO2 recuperados do poço.

Projetamos que, em 2050, 0.1 a 1.8 GtCO2 possam ser usados ​​e armazenados dessa forma por preços entre -$60 e -$40 por tonelada de CO2.

6. Bioenergia com Captura e Armazenamento de Carbono (BECCS)

No caso da bioenergia com captura de carbono, o operador cultiva árvores para absorver CO2, usa a bioenergia para gerar eletricidade e, em seguida, sequestra as emissões que surgem.

Calculamos os custos de utilização entre US$ 60 e US$ 160 por tonelada de CO2 usando uma estimativa razoável de receita de energia.

Em 2050, esse método poderá ser usado para armazenar e usar entre 0.5 e 5 GtCO2 anualmente.

Esse nível de implantação considera outras metas de sustentabilidade e é inferior a certas estimativas do BECCS que foram publicadas anteriormente.

7. Intemperismo Aprimorado

Rochas como o basalto podem criar rapidamente carbonato estável a partir do CO2 atmosférico quando são esmagadas e espalhadas em terra.

Em terras agrícolas, fazer isso provavelmente aumentará os rendimentos.

Não fornecemos projeções para 2050 para esse caminho porque ainda está em seus estágios iniciais.

8. Silvicultura

Um produto comercialmente útil que pode armazenar CO2 em edifícios e substituir o uso de cimento é a madeira, que pode ser proveniente de florestas novas e antigas.

Prevemos que, a custos entre -US$ 40 e US$ 10 por tonelada de CO2, até 1.5 GtCO2 possam ser usados ​​dessa maneira em 2050.

9. Sequestro de Carbono do Solo

Técnicas de manejo de terras que sequestram carbono no solo podem aumentar a produção agrícola ao mesmo tempo em que armazenam CO2 no solo.

Com custos entre US$ 90 e US$ 20 por tonelada de CO2, prevemos que o CO2 usado na forma dessa produção aprimorada pode variar de 0.9 a 1.9 GtCO2 anualmente em 2050.

10. Biocarvão

Biochar é biomassa que foi queimada em altas temperaturas com pouco oxigênio, ou biomassa “pirolisada”.

A adição de biocarvão aos solos agrícolas tem o potencial de aumentar o rendimento das culturas em 10%, no entanto, é extremamente difícil produzir um produto consistente ou prever como o solo reagirá.

Prevemos que o biochar pode usar entre 0.2 e 1GtCO2 em 2050, com custos de cerca de -$65 por tonelada de CO2.

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Melhores Carbon Capture Cempresas

A luta para minimizar as emissões de carbono das fontes atuais de emissões e abordar a questão das emissões de carbono passadas que já estão presentes em nossa atmosfera está sendo liderada por essas empresas de captura de carbono.

De acordo com o Mindset Eco, as 7 principais empresas de captura de carbono são:

  • Carbfix
  • Termostato Global
  • Soluções de CO2 da SAIPEM
  • Potência líquida
  • Quest Captura e Armazenamento de Carbono pela Shell
  • Climeworks
  • Engenharia de Carbono

1. Carbofixo

A Carbfix está sediada na Islândia e, desde 2014, opera na Usina de Hellisheii.

Eles foram fundados como uma subsidiária da Reykjavik Energy (OR) em 2019 e funcionam de forma independente desde janeiro de 2020.

Seu objetivo é acumular rapidamente um bilhão de toneladas de CO2 permanentemente armazenado (1 GtCO2) para se tornar um “instrumento fundamental para enfrentar a questão climática”.

Locação: Reykjavik, Islândia

estabelecidos: 2012-2014 Projeto Piloto, 2014 a Atual – planta operacional na Usina Hellisheiði e assumindo novos projetos a partir de 2020.

2. Termostato Global

Em 2010, a Global Thermostat foi fundada nos EUA.

Seu processo proprietário extrai diretamente o carbono da atmosfera ou das emissões industriais e o concentra.

Em seguida, ele pode ser vendido para diferentes indústrias para que possam utilizá-lo novamente durante a produção.

Com essa estratégia, a captura de carbono torna-se um empreendimento lucrativo e não um custo para a entidade emissora.

Além disso, abre a possibilidade de administrar um negócio para quem deseja coletar carbono atmosférico e vendê-lo para setores da economia que o desejem.

Seu design modular elimina as restrições geológicas que os sistemas de armazenamento de carbono devem enfrentar e permite a construção de usinas individuais em qualquer local.

Locação: Nova York, Estados Unidos

estabelecidos: 2010

3. Soluções de CO2 da SAIPEM

Em Quebec, Canadá, está sediada a CO2 Solutions by SAIPEM.

Desde sua fundação em 1997, eles criaram uma técnica especial de captura de carbono que foi motivada pelo pulmão humano.

Todos os animais e plantas incluem a enzima natural anidrase carbônica (CA), que é utilizada em suas tecnologias de forma industrial.

Ao controlar o carbono que respiramos, a enzima nos permite respirar.

Eles desenvolveram e registraram os direitos autorais de sua técnica nos últimos 20 anos para permitir a captura de até 99.95% do carbono de chaminés industriais e emissões de usinas de energia.

Depois disso, o carbono é transferido para empresas próximas que o exigem, como estufas agrícolas.

Locação: Quebec, Canadá

estabelecidos: 1997 (primeira aplicação comercial em 2016)

4. Potência líquida

A sede da Net Power fica em Durham, Carolina do Norte, nos EUA.

Seus avanços tecnológicos começaram em 2008 com um projeto para criar energia barata e livre de carbono.

O Ciclo Allam-Fetvedt, que eles criaram, levou à criação da NET Power em 2010.

Por meio de usinas de energia a gás natural que são ciclos semifechados e movidas a CO2 com o Ciclo Allam-Fetvedt, a NET Power espera atingir todas as metas de energia para 2050.

Locação: Durham, Carolina do Norte, Estados Unidos

estabelecidos: 2010

5. Quest Captura e Armazenamento de Carbono pela Shell

Em Alberta, no Canadá, na usina Scotford Upgrader, a Shell tem uma instalação de captura de carbono chamada Quest.

A Shell, que a possui e opera, a utiliza para reduzir as emissões de carbono da usina de energia que transforma betume de areia em óleo.

Depois de ser canalizado para um local diferente, o carbono é então injetado 2 quilômetros abaixo em formações geológicas porosas, onde permanece indefinidamente.

Locação: Edmonton, Alberta, Canadá

estabelecidos: 2015

6. Climatização

Fundada em 2009, a Climeworks é uma empresa de captura de carbono com sede em Zurique, Suíça.

Mas desde 2007, sua tecnologia está em desenvolvimento.

A Climeworks é a maior fornecedora de serviços de captura direta de ar para captura de carbono e atualmente está construindo uma nova instalação de captura direta de ar na Islândia chamada Orca.

Eles estão capturando CO2 com seu método e armazenando-o no subsolo com a tecnologia da Carbfix.

A instalação será a maior instalação positiva para o clima do mundo, quando puder capturar 4000 toneladas de CO2 anualmente.

Além disso, eles operam cerca de 6500 plantas menores com diferentes parceiros.

Locação: Zurique, Suíça

estabelecidos: 2009

7. Engenharia de Carbono

Em 2009, a Carbon Engineering foi fundada em Calgary, Canadá.

Em 2015, eles se mudaram para Squamish, onde montaram uma planta piloto para capturar diretamente o carbono da atmosfera e armazená-lo com segurança no subsolo ou transformá-lo em combustível sintético.

Desde então, a Carbon Engineering tem colaborado com empresas nos EUA e no Reino Unido, bem como empresas em todo o mundo, para coletar e armazenar carbono atmosférico e criar combustível limpo a partir do carbono que sequestram.

Locação: Squamish, Colômbia Britânica, Canadá

estabelecidos: 2009

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Conclusão

A captura de carbono pode reduzir as mudanças climáticas?

Esta é a questão principal, mas a CCS é inquestionavelmente um instrumento crucial no combate às alterações climáticas, pois é agora a melhor escolha para reduzir as emissões de utilizações industriais significativas.

O CCS pode produzir “emissões negativas” e remover CO2 do meio ambiente quando usado em conjunto com tecnologias de bioenergia para produção de energia, como a bioenergia com captura e armazenamento de carbono (BECCS).

Para manter os aumentos de temperatura no mínimo e começar a reverter mudança climática, o carbono deve ser removido da atmosfera.

Para atingir a capacidade prevista pelo Global CCS Institute, que afirma que precisaremos de 2,500 sistemas CCS até 2040, cada um absorvendo cerca de 1.5 milhão de toneladas de CO2 anualmente, ainda há muito trabalho a ser feito.

Antes de chegarmos a esse estágio, nos familiarizamos com fontes amigas do ambiente são a prevenção é melhor do que remediar.

Recomendações

Um ambientalista apaixonado de coração. Redator líder de conteúdo na EnvironmentGo.
Eu me esforço para educar o público sobre o meio ambiente e seus problemas.
Sempre foi sobre a natureza, devemos proteger, não destruir.

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